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有沒有想過當我們打開或關閉恒溫器時會發生什么？我們會聽到咔噠聲，但我們可能實際上并不知道發生了什么。一個簡單的答案是恒溫器開關向負責維持所需室溫的系統發送控制信號。但是怎么做？

在供暖、通風和空調 (HVAC) 系統中，有根據恒溫器的輸入控制信號調節供暖和制冷系統的設備。機電繼電器通常根據用戶設置的輸入向HVAC 系統提供控制信號。圖 1 顯示了恒溫器用戶界面的示例。

圖 1：帶有數字用戶界面的恒溫器

用于加熱和冷卻的基本恒溫器使用四根或五根線來控制 HVAC 系統，如圖 1 所示。白色 (W)、綠色 (G) 和黃色 (Y) 線連接到加熱、氣流和冷卻系統， 分別。在圖 2 中，當冷卻和加熱系統組合并連接到單個 24V 交流 (AC) 變壓器時，紅色的冷卻和加熱（Rc 和 Rh）線被連接以創建一個四線系統。

單獨的加熱和冷卻系統將使用單獨的 24V 交流變壓器。在這種情況下，Rc 線連接到冷卻系統中的變壓器，Rh 線連接到加熱系統中的變壓器。用于單變壓器或雙變壓器系統的基本恒溫器使用三個機電繼電器，W、G 和 Y 線各一個。在帶有多級壓縮機、風扇和熱泵的高端加熱和冷卻系統中，恒溫器可以有多達 10 個機電繼電器。這些額外的繼電器用于更復雜的系統算法，以控制額外的加熱/冷卻階段、熱泵、輔助加熱、加濕器和除濕器。

多級加熱/冷卻系統最大限度地減少環境溫度變化，同時最大限度地提高能源效率。這樣的系統包括不同尺寸的設備。多級冷卻系統的一個示例是具有兩個壓縮機的系統。主壓縮機一般在6T范圍內，而第二級要小得多，在2T范圍內。6T 壓縮機可以在短時間內處理大幅度的溫度下降，如圖 3 所示。例如，當我們下班回家并希望溫度快速下降到我們想要的水平時，這是第一階段。第二階段由更節能的 2T 壓縮機組成，一旦 HVAC 系統達到該水平，它就會保持所需的溫度。

現在我們對 HVAC 系統控制的內容有了更好的了解，讓我們關注恒溫器的開/關控制 - 以及我們聽到的有趣的咔噠聲。在圖 4 中，我們可以看到恒溫器中的信號繼電器。該繼電器與 HVAC 系統內的 24V AC 變壓器和功率繼電器串聯。功率繼電器啟用和禁用風扇電機、壓縮機或燃氣閥等設備。

當信號繼電器閉合時，來自 24V 交流變壓器的電流流過功率繼電器的接觸器線圈，激活其機械觸點。當信號繼電器打開時，電流中斷，功率繼電器的觸點失活。因此，功率繼電器的閉合觸點使 HVAC 系統的 120V AC 和使用低壓信號繼電器的電機之間成為可能。

HVAC 負載控制傳統上使用機電繼電器有兩個原因。首先，機電繼電器的導通電阻低，因此無需散熱器。其次，繼電器的功能允許同一設備（達到其最大電壓和電流額定值）來控制交流和直流負載。

不幸的是，機械接觸并不總是理想的。一個缺點是在機電繼電器的激活和停用期間，每次活動觸點與固定觸點連接時都會發出咔噠聲。這是我們在恒溫器啟用或禁用 HVAC 系統時聽到的咔噠聲，這可能會很煩人。第二個缺點是這些觸點最終會失效并限制恒溫器的使用壽命。

即使機電繼電器的繼電器設計正確，由于感應負載的電流中斷，HVAC 系統的故障概率也會進一步增加。電流中斷會導致電壓尖峰，并會隨著時間的推移損壞機械觸點。繼電器觸點也容易反彈、產生火花并具有較長的開啟/關閉時間，這使得它們相當不適合當今的智能恒溫器。

幸運的是，有一種解決方案可以消除機電繼電器的負面特性：一種稱為固態繼電器 (SSR) 的裝置。SSR 使用晶閘管和功率晶體管通過低電壓或電流輸入執行開/關控制。